1. PREMESSE Il presente progetto prevede la realizzazione di un impianto fotovoltaico connesso in rete della potenza di 49,536 kwp da installare sulla copertura piana della Palestra Comunale di Misano Gera D Adda. Prima di illustrare le caratteristiche dell impianto, ritengo utile riportare la normativa e le leggi di riferimento adoperate per la progettazione e una breve descrizione degli impianti solari fotovoltaici. 1.1 NORMATIVA DI RIFERIMENTO. norme CEI/IEC per la parte elettrica convenzionale;. norme CEI/IEC e/o JRC/ESTI per i moduli fotovoltaici; in particolare, la CEI EN 61215. per moduli al silicio cristallino e la CEI EN 61646 per moduli a film sottile;. conformità al marchio CE per i moduli fotovoltaici e per il convertitore c.c./c.a.;. UNI 10349, o Atlante Europeo della Radiazione Solare, per il dimensionamento del. campo fotovoltaico;. UNI/ISO per le strutture meccaniche di supporto e di ancoraggio dei moduli fotovoltaici.. Si richiamano, inoltre, le norme EN 60439-1 e IEC 439 per quanto riguarda i quadri elettrici, le norme CEI 110-31 e le CEI 110-28 per il contenuto di armoniche e i disturbi indotti sulla rete dal convertitore c.c./c.a., le norme CEI 110-1, le CEI 110-6 e le CEI 110-8 per la compatibilità elettromagnetica (EMC) e la limitazione delle emissioni in RF. Circa la sicurezza e la prevenzione degli infortuni, si ricorda: Il d. lgs. n. 81/2008 e successive modificazioni e integrazioni, per la sicurezza e la prevenzione degli infortuni sul lavoro; Il d. lgs. n. 37/2008 e successive modificazioni e integrazioni, per la sicurezza elettrica. Si richiamano inoltre:. D. lgs. 19/02/2007: Criteri e modalità per incentivare la produzione di energia elettrica mediante conversione fotovoltaica della fonte solare, in attuazione dell art. 7 del D. lgs 29/12/2003, n. 387 ;. D.lgs. 387 del 29 Dicembre 2003: Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità". D. lgs.152 del 03/04/2006 Norme in materia ambientale. D.lgs. 4/2008 Correzioni al T.U. ambientale. 1
3. DEFINIZIONI Campo Fotovoltaico Sistema elettrico in continua Suddiviso in sezioni elettriche, provvede alla trasformazione dell'energia solare direttamente in energia elettrica in corrente continua. Il generatore fotovoltaico è costituito da più moduli ed è installato su strutture di sostegno le cui geometria consente alla superficie captante un esposizione inclinata in direzione Sud che deve essere ottimizzata per raccogliere la massima quantità di energia nel corso dell anno. È il sistema elettrico dedicato alla sezione in corrente continua dell impianto e comprende una serie di quadri elettrici che provvedono all interconnessione elettrica ed alla protezione delle varie sezioni del generatore fotovoltaico. Convertitori statici (inverter) Sono apparecchiature elettroniche che hanno la funzione di trasformare l'energia elettrica prodotta dalle sezioni del generatore fotovoltaico in corrente continua a corrente alternata in modo da potersi interfacciare con la rete elettrica di collegamento per iniettarvi l energia prodotta. Sistema di supervisione Display E il sistema che consente il controllo dell impianto sia in funzionamento locale che da posizione remota (uffici), l acquisizione dei dati di funzionamento e la diagnostica di guasto. Consente di monitorare il funzionamento dell impianto on-line, avvisare gli operatori in caso di malfunzionamenti o anomalie. Il display consente di dare visibilità all'iniziativa mostrando le grandezze caratteristiche del funzionamento dell'impianto. Il display è in collegamento dati con i convertitori dell'impianto e, in genere, mostra la potenza istantanea prodotta, l'energia cumulata totale e la quantità di CO2 che si è evitato di immettere in atmosfera. 2
4. DESCRIZIONE DEL PROGETTO Si può senza dubbio affermare che la tecnologia, nel campo delle fonti di energia rinnovabili e alternative, ha compiuto enormi progressi.la tecnologia fotovoltaica, ovvero la conversione dell energia solare (radiazione elettromagnetica) in energia elettrica è in piena fase di lancio per impieghi ordinari. Questa alternativa ecologica si profila estremamente utile anche per impieghi residenziali. Il presente progetto, prevede la realizzazione di un impianto fotovoltaico da installare sulla copertura della palestra comunale, della metratura di circa 1.152,305 m2. Il campo fotovoltaico sarà realizzato utilizzando moduli a film sottile Unisolar o equivalenti, incollati alla copertura piana dell edificio. In dettaglio, sarà costituito da n. 344 moduli da 144 Wp ciascuno, per una potenza complessiva pari a 49,536 KWp. 4.1 CONNESSIONE E STRUTTURE L impianto è connesso in rete e la principale caratteristica risiede nell assenza di batterie. Infatti, durante le ore di sole, l energia elettrica è fornita dai moduli fotovoltaici, mentre, in assenza di luce, dalla rete elettrica. Naturalmente, la presenza di carichi elettrici in corrente alternata comporta l installazione di un inverter per convertire la corrente continua prodotta dall impianto fotovoltaico, in corrente alternata alla tensione e frequenza richieste dagli stessi carichi. In sostanza, l impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica dell ente distributore locale, è costituito principalmente da: moduli fotovoltaici strutture di appoggio dei moduli fotovoltaici convertitore statico cc/ca quadro di campo e sistema di condizionamento della potenza; I moduli fotovoltaici sono di tipo a film sottile, costituiti da una lamina flessibile incollata sulla copertura. Le terminazioni elettriche degli stessi sono raccolte un una canalina, e portate fino al convertitore statico. La manutenzione dell impianto sarà occasionale, senza necessità quindi di personale fisso sul posto e riguarderà sostanzialmente la superficie dei moduli e l eventuale sostituzione in caso di rottura dei moduli stessi, del sistema di supporto e delle apparecchiature elettriche afferenti all impianto. 4.2 DIMENSIONI, PRESTAZIONI E GARANZIE La quantità di energia elettrica producibile sarà calcolata sulla base dei dati radiometrici di cui alla norma UNI 10349 (o dell Atlante Europeo della Radiazione Solare) e utilizzando i metodi di calcolo illustrati nella norma UNI 8477-1. Gli impianti di potenza compresa tra 1 kwp e 50 kwp verranno progettati per avere una potenza attiva, lato corrente alternata, superiore al 75% del valore della potenza nominale dell impianto fotovoltaico, riferita alle condizioni STC. Per gli impianti di potenza superiore a 50 kwp ed inferiore a 1.000 kwp verranno invece rispettate le seguenti condizioni: 3
Pcc > 0,85 * Pnom x I / ISTC In cui: Pcc è la potenza in corrente continua misurata all uscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del ± 2%; Pnom è la potenza nominale del generatore fotovoltaico; I è l irraggiamento espresso in W/m 2 misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del ± 3; ISTC pari a 1000 W/m2 è l irraggiamento in condizioni di prova standard; Tale condizione sarà verificata per I >. 600 W/m 2. Pca > 0.9 x Pcc In cui: Pca è la potenza attiva in corrente alternata misurata all uscita del gruppo di conversione con precisione migliore del ± 2%; Tale condizione sarà verificata per Pca > 90% della potenza di targa del gruppo di conversione. Come anticipato nel paragrafo precedente, l intero impianto fotovoltaico è costituito da 344 moduli fotovoltaici in film sottile di potenza unitaria pari a 144 Wp. La potenza elettrica nominale dell impianto è di 49,536 kwp che consente una producibilità annua di circa 49.500 kwh. 4
Di seguito si riportano le caratteristiche tecniche dei moduli: 5
6
Campo fotovoltaico con moduli in monocristallino e microamorfo Potenza di picco 49,536 (+5%/- 5%) Modulo fotovoltaico Potenza di picco del singolo modulo Unisolar o equivalente 144 Wp Dimensioni e peso del singolo modulo 5486 x 394 mm Numero totale di moduli N. 344 Struttura di supporto dei moduli Tipologia di Inverter Luogo per l installazione Moduli Inverter 4.3 RADIAZIONE SOLARE Non presente modulo direttamente incollato sulla copertura trifase Ambiente interno/esterno GARANZIE Prestazioni >=90% al 10 anno; >=80% al 25 anno 5 anni La valutazione della risorsa solare disponibile è effettuata prendendo come riferimento i dati storici della località ove si prevede l installazione dell impianto solare fotovoltaico. 4.4 IL GRUPPO DI CONVERSIONE Il gruppo di conversione è costituito da 5 inverter progettati per ottenere un collegamento elettrico dei due campi fotovoltaici.il convertitore c.c./c.a. utilizzato è idoneo al trasferimento di potenza dal campo fotovoltaico alla rete del distributore, in conformità ai requisiti normativi tecnici e di sicurezza applicabili. I valori della tensione e della corrente di ingresso di questa apparecchiatura sono compatibili con quelli del rispettivo campo fotovoltaico, mentre i valori della tensione e della frequenza in uscita sono compatibili con quelli della rete elettrica alla quale viene connesso l impianto. Le caratteristiche principali del gruppo di conversione sono: Inverter a commutazione forzata con tecnica PWM (pulse-width modulation), senza clock e/o riferimenti interni di tensione o di corrente, assimilabile a "sistema non idoneo a sostenere la tensione e frequenza nel campo normale", in conformità a quanto prescritti per i sistemi di produzione dalla norma CEI 11-20 e dotato di funzione MPPT (inseguimento della massima potenza) Ingresso lato cc da generatore fotovoltaico gestibile con poli non connessi a terra, ovvero con sistema IT. 7
Rispondenza alle norme generali su EMC e limitazione delle emissioni RF: conformità norme CEI 110-1, CEI 110-6, CEI 110-8. Protezioni per la sconnessione dalla rete per valori fuori soglia di tensione e frequenza della rete e per sovracorrente di guasto in conformità alle prescrizioni delle norme CEI 11-20 ed a quelle specificate dal distributore elettrico locale. Reset automatico delle protezioni per predisposizione ad avviamento automatico. Conformità marchio CE. Grado di protezione adeguato all'ubicazione in prossimità del campo fotovoltaico (IP55). Dichiarazione di conformità del prodotto alle normative tecniche applicabili, rilasciato dal costruttore, con riferimento a prove di tipo effettuate sul componente presso un organismo di certificazione abilitato e riconosciuto. Campo di tensione di ingresso adeguato alla tensione di uscita del generatore FV. Efficienza massima 90 % al 70% della potenza nominale. 4.5 QUADRI ELETTRICI Quadro lato corrente continua Si prevede di installare un quadro sul lato DC di ogni convertitore per il sezionamento e la protezione delle stringhe. Quadro di parallelo lato corrente alternata Si prevede di installare un quadro di parallelo sul lato AC, all interno di in una cassetta posta a valle dei convertitori statici per la misurazione, il collegamento e il controllo delle grandezze in uscita dagli inverter. All interno di tale quadro, sarà inserito il sistema di interfaccia alla rete e il contatore in uscita della società distributrice dell energia elettrica ENEL. 4.6 IMPIANTO DI MESSA A TERRA Il campo fotovoltaico sarà gestito come sistema IT, ovvero con nessun polo connesso a terra. Le stringhe saranno, costituite dalla serie di singoli moduli fotovoltaici e singolarmente sezionabili, provviste di diodo di blocco e di protezioni contro le sovratensioni. Deve essere prevista la separazione galvanica tra la parte in corrente continua dell impianto e la rete; tale separazione può essere sostituita da una protezione sensibile alla corrente continua solo nel caso di impianti monofase. Soluzioni tecniche diverse da quelle sopra suggerite, sono adottabili, purché nel rispetto delle norme vigenti e della buona regola dell arte. Ai fini della sicurezza, se la rete di utente o parte di essa è ritenuta non idonea a sopportare la maggiore intensità di corrente disponibile (dovuta al contributo dell impianto fotovoltaico), la rete stessa o la parte interessata dovrà essere opportunamente protetta. La struttura di sostegno verrà regolarmente collegata all impianto di terra già esistente dell edificio 8
5. RISPARMIO DI EMISSIONI DI CO 2 Per produrre un chilowattora elettrico vengono bruciati mediamente l equivalente di 2,56 kwh sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza emessi nell aria circa 0,53 kg di anidride carbonica (fattore di emissione del mix elettrico italiano alla distribuzione). Si può quindi dire che ogni kwh prodotto dal sistema fotovoltaico evita l emissione di 0,53 kg di anidride carbonica. Per calcolare la quantità di CO2 evitata basta quindi moltiplicare il valore dell energia elettrica prodotta dai sistemi per il fattore di emissione del mix elettrico.la stima di emissione evitata nel tempo di vita dell impianto fotovoltaico deriva perciò dal prodotto tra le emissioni annue evitate per i 30 anni di vita stimata degli impianti. 6. INTERVENTO DI MANUTENZIONE DEL TETTO Il tetto della palestra presenta, su tutta la superficie, delle infiltrazioni localizzate di acqua meteorica che per la loro eliminazione necessitano di un intervento di manutenzione da effettuarsi prima della posa della installazione dell impianto fotovoltaico ed è compreso e compensato nel prezzo d appalto. Gli interventi previsti sono così individuati : 1. asportazione delle scossaline perimetrali in lamiera preverniciata, stesa di membrana bitumata a caldo m. 140; 2. asportazione laminato in alluminio esistente mediante sfiamma tura e trasporto alle pubbliche discariche autorizzate (attestazione di regolare smaltimento) mq.1.160; 3. fornitura e posa di vernice a base di alluminio, stesa a rullo, in due mani con incidenza di gr. 400 al mq. (zone con manto a vista non interessate dai moduli fotovoltaici)-mq. 435; 4. fornitura e posa di doppio strato di membrana bituminosa elastomerica armata, in poliestere spessore 4+4 mm., in materiale di azienda leader nel settore, stesa a fiamma, con sovrapposizioni minime di cm. 10 (materiale che conservi adeguata flessibilità e stabilità con temperature di 15 C) m.40; 5. fornitura e posa di 1 strato di membrana bituminosa elastomerica da mm. 4 APAO o equivalente, certificata ITC, con flessibilità a freddo di -35 C, stesa a fiamma in aderenza al tetto, con giunte sovrapposte per almeno 15 cm mq. 1.160; 6. fornitura e posa di 2 strato di membrana bituminosa elastomerica da mm. 4 APAO o equivalente, certificata ITC, con flessibilità a freddo di -35 C, stesa a fiamma in aderenza al tetto, con giunte sovrapposte per almeno 15 cm mq. 1.160; 7. elementi metallici per il fissaggio meccanico delle membrane bituminose, comprese viti per calcestruzzo, compreso canotto regolabile, applicati in ragione di numero 4 al mq. area interessata mq.1.160; 8. fornitura e posa di bocchettoni di scarico compresi collari e accessori vari. L intervento di manutenzione straordinaria qui indicato è propedeutico alla realizzazione dell impianto a pannelli fotovoltaici e strettamente necessario alla realizzazione dell intervento. 9
7. NOTE CONCLUSIVE Il numero dei pannelli, la loro collocazione può subire modifiche in corso di sviluppo del progetto definitivo ed esecutivo, garantendo la funzionalità, le caratteristiche indicate e la potenza dell impianto nel rispetto della normativa vigente. E sempre possibile uno sviluppo degli ulteriori livelli di progettazione che porti alla dimostrazione di un miglioramento tecnico e prestazionale. Bergamo 22 Ottobre 2012 Il Progettista Dott. Ing. Cimini Giuseppe 10